[發明專利]一種基于膨脹微球發泡的雙網絡硬質密胺泡沫材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210563160.1
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114891264A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 閆安;侯峰濤;段璟露;黃建;趙紫光;張新河
• 申請（專利權）人: 雪峰創新（北京）科技有限公司
• 主分類號: C08J9/32
• 分類號: C08J9/32;C08L51/08;C08F283/00;C08F220/06;C08F220/56
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 劉璞

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種基于膨脹微球發泡的雙網絡硬質密胺泡沫材料及其制備方法。本發明提供的制備方法，包括以下步驟：制備三聚氰胺?甲醛溶液，獲得密胺樹脂前驅體；向密胺樹脂前驅體中加入勻泡劑、催化劑、親水性單體、引發劑、膨脹微球發泡劑得到密胺樹脂前驅體預聚液；經微波發泡及熱固化制備基于膨脹微球發泡的雙網絡硬質密胺泡沫。本發明采用一種熱膨脹微球發泡技術，可控化制備結構均一的雙網絡雙交聯硬質密胺泡沫材料。利用不同高分子網絡之間的優勢互補，極大提高硬質密胺泡沫材料的力學性能。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種基于膨脹微球發泡的雙網絡硬質密胺泡沫材料及其制備方法。

背景技術

硬質密胺泡沫又名三聚氰胺甲醛硬質泡沫，是由密胺樹脂通過一定發泡工藝制得的泡沫材料。硬質密胺泡沫材料因其獨特的孔隙結構和化學性質，具有阻燃隔熱、減震抗噪等特性，因此被廣泛應用在建筑材料、車輛工程等領域。

然而傳統硬質密胺泡沫因其剛性高分子結構，導致其存在韌性差、易掉粉等力學問題。同時，基于傳統化學和物理發泡技術制備的硬質密胺泡沫材料往往還存在泡孔結構缺陷，例如泡孔不均一，結構易坍塌、破裂，開孔率大等等問題。這些問題都極大限制了硬質密胺泡沫的應用范圍。

現有研究表明，通過物理改性法、柔性鏈加長法、官能團封端法可以提高密胺泡沫材料的韌性，但這些方法無法改變泡孔不均一，開孔率大等問題。

為此，特提出本發明。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種新結構的硬質密胺泡沫材料及其制備方法。本發明所得硬質密胺泡沫材料具有韌性高、不易掉粉的優異力學性能，同時還具有細小均勻的泡孔結構和較高的閉孔率。

第一方面，本發明所述的硬質密胺泡沫材料的制備方法，包括：

S1、甲醛與三聚氰胺進行羥甲基化反應，得到密胺樹脂前驅體；

S2、向所得密胺樹脂前驅體中加入勻泡劑、催化劑、親水性單體、引發劑及膨脹微球發泡劑，混勻，得到密胺樹脂前驅體預聚液；

S3、所得密胺樹脂前驅體預聚液經發泡及熱固化，得到硬質密胺泡沫。

本發明在現有密胺樹脂縮聚反應的同時引入親水性單體聚合反應，從而形成雙網絡雙交聯結構，提高硬質密胺樹脂泡沫材料的力學韌性；具體來講，第一網絡為密胺樹脂低聚物縮聚形成的高密度交聯密胺樹脂網絡，用于承擔結構支撐；而第二網絡為親水性單體所形成的高力學強度網絡，可在保持密胺樹脂原有力學性能基礎上補充第一網絡的間隙，提高韌性；兩種高分子網絡之間優勢互補且不失去原有的特性，從而極大提高了密胺樹脂的力學韌性，并滿足環保要求。通過上述提高密胺樹脂的韌性以及改進發泡方法獲得兼具高韌性、泡孔結構細小均勻、閉孔率較高的硬質密胺樹脂泡沫材料。

同時，本發明還選用膨脹微球發泡劑制得泡沫材料。膨脹微球發泡劑是一種熱塑性空心聚合物微球，由熱塑性聚合物外殼和封入的液態烷烴氣體組成，其平均直徑范圍從10μm至50μm，當加熱時體積可膨脹增大，當冷卻時體積則穩定不再變化。本發明選用該發泡劑進行封閉體系發泡，確保發泡過程高度可控且穩定，從而獲得細小均勻的泡孔結構以及較高的閉孔率，解決了現有硬質密胺樹脂泡沫材料存在的泡孔破裂與坍塌的問題。

進一步地，本發明研究發現，pH過低會使羥甲基反應慢且不充分，而pH過高則易使甲醛產生歧化反應，產生甲酸，也不利于反應。為此，本發明控制反應體系的pH在8-9之間，反應溫度為80-90℃。反應終點判斷方式為用冰水測水容忍點。反應結束后，將體系溫度降低至60℃，控制體系pH在8-9之間，即得到密胺樹脂前驅體。

所述S1中，所述甲醛以質量濃度37％的甲醛溶液形式添加；所述甲醛溶液與所述三聚氰胺的質量比為(201-600)：270。